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1、 管道的特殊施工 不开槽施工 不开槽敷管常见方法 02 03 04 01 顶管法 盾构法 牵引法 夯实法 顶管法 隧道或地下管道穿越铁路 道路 河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法 一 顶管法施工一 施工程序 挖建工作坑 安装导轨 夹持器和顶进设备 安放工具管和第一节管道 顶进 当千斤顶达到最大行程后缩回 放入第二节管道顶进 直至顶完全程 01 顶管法施工是继盾构施工之后发展起来的地下管道施工方法 最早于1896年美国北太平洋铁路铺设工程中应用 已有百年历史 20世纪60年代在世界各国推广应用 近20年 日本研究开发土压平衡 水压平衡顶管机等先进顶管机头和工法 中国从50年代从北
2、京 上海开始试用 1986年上海穿越黄浦江输水钢质管道 应用计算机控制 激光导向等先进技术 单向顶进距离1120m 顶进轴线精度 左右 150mm 上下 50mm 1981年浙江镇海穿越甬江管道 直径2 6m 单向顶进581m 采用5只中继环 上下左右偏差 10mm 顶进速度最快 美国1980年 9 5小时顶进49m 顶进距离最长 国外首次一次最大顶进距离1200m 1970年 德国汉堡下水道混凝土顶管 直径为2 6m 中国创造混凝土顶管世界记录 一次最大顶进距离为2050m 2001浙江嘉兴污水顶管 钢筋砼管直径2m 中国创造钢管顶管世界记录 一次最大顶进距离为1743m 1997年上海黄浦
3、江上游引水工程的长桥支线顶管 钢管直径3 5m 顶管法的发展 2 顶管施工工艺的选择 按照前方工作面土质稳定性不同 开放式施工工艺 1 手掘式工具管 工人可以直接进入工作面挖掘 随时观察土层与工作面的稳定状态 遇到障碍物 偏差易于采取应变措施几时处理 造价低廉 便于掌握 2 挤压式工具管 在首节管道钱安装喇叭口型的锥筒 当顶进时将土体挤入喇叭口内 土体被压缩后从锥筒口吐出条形土柱 然后由运土工具将土吊运至地面 适用于大中口径的管道 对潮湿 可压缩的黏性土 砂性土比较适宜 3 机械式开挖工具管 在工具管的前方装有钻进式的刀盘 由电动机驱动 刀盘径向转动的叫径向切削机头 纵向转动的叫纵向切削机头
4、被挖下来的土体由皮带运输机运出 4 挤压土层式工具管 工具管分为锥形和管帽形 工具管安装在被顶管道的前方 顶进时借助于千斤顶的顶力 讲管子直接挤入土层内 顶进时管周围的土层被挤密实 密封式施工工艺 1 水力切削式机头 机头由三段组成 可适用于管径1200 3000mm饱和软土层的顶管施工 2 土压平衡式机头 在工具管前方设有密封舱 舱内装有刀盘 压力传感器 螺旋输送器 观测孔等装置 工作人员在密封舱外 借助观测孔 压力传感器和仪表 操作电控开关控制刀盘切削和顶进速度 3 泥水平衡式机头 基本原理是泥水护壁 这种机头和土压平衡式机头一样 在机头钱设有密封舱 切削刀盘等设备 推进设备的选择 顶力计
5、算 人工挖土顶管近似计算法F 2 D0 Lf KN 经验公式法粘土 砂土 砂粘土F 1 5 2 w KN 砂土 回填土F 3 0w KN 直接顶进F kf 2PV PH D0L P0 KN F 总顶力 KN D0 外径 m L 管子顶进长度 m f 管子与土壤摩擦力 KN m2 W 待顶管段的全部重量 KN PV 土的垂直压力PH h KN m2 PH 土的水平挤压力PH PVtg2 450 2 KN m2 P0 顶进管的全部自重K 安全系数 1 1 2 土的内摩擦角 土的容重 KN m3 h 地面至管顶覆土厚度 m 分别考虑工具管和管道阻力F F1 F2纠错 式7 3开口率e卸力拱 3 顶力
6、计算 4 顶管施工需要注意的问题 1 工作坑的布置 不能靠近建筑物 要考虑管道下放 各种设备的进出 人员上下 坑内操作等必要空间 井距根据井深土质等条件进行技术经济比较决定 2 导轨安装 轴线位置 顶面高程 坡度要求误差不超过3mm 两轨内距不超过2mm 3 工作坑的后坐与靠背要牢靠 原土后座长度不小于7m 人工后坐应进行结构计算确定 5 接口形式 1 钢胀圈接口 2 企口接口 3 型接口 4 型接口 长距离顶进的措施 1 中继间顶进 2 泥套管顶进 3 蜡覆顶进 6 顶进 开始顶进前应检查准备工作 确认条件具备时方可开始顶进 主要包括 全部设备经过检查并进过试运转 工具管在导轨上的中心线 坡
7、度和高程应符合要求 防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑时的措施 开启封门的措施 7 测量与纠偏 顶管施工的质量标准 测量 初始30cm一次 正常100cm一次 高程测量 水准仪轴线测量 经纬仪转动测量 垂球 纠偏 挖土校正工具管纠偏强制纠偏法 8 顶管施工的质量标准 1 管内清洁 管节无破损 2 允许误差应符合下表的规定 3 有严密性要求的管道应按相关规定进行检验 4 钢筋混凝土管道的接口应填料饱满 密实 且与管节接口内侧表面齐平 接口套环对正管缝 贴紧 不脱落 5 顶管时地面沉降或隆起的允许量应符合施工设计的规定 02 盾构法 1 施工方法 第一 在置放盾构机的地方打一个垂直井 再用混泥土
8、墙进行加固 第二 将盾构机安装到井底 并装配相应的千斤顶 第三 用千斤顶之力驱动井底部的盾构机往水平方向前进 形成隧道 第四 将开挖好的隧道边墙用事先制作好的混泥土衬砌加固 地压较高时可以采用浇铸的钢制衬砌加固来代替混泥土衬砌 盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法 它是将盾构机械在地中推进 通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌 同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖 通过出土机械运出洞外 靠千斤顶在后部加压顶进 并拼装预制混凝土管片 形成隧道结构的一种机械化施工方法 2 适用条件在松软含水地层 或地下线路等设施埋深达到10m或更深时 可以采用盾构法 1 线位上允许建造用于
9、盾构进出洞和出碴进料的工作井 2 隧道要有足够的埋深 覆土深度宜不小于6m且不小于盾构直径 3 相对均质的地质条件 4 如果是单洞则要有足够的线间距 洞与洞及洞与其它建 构 筑物之间所夹土 岩 体加固处理的最小厚度为水平方向1 0m 竖直方向1 5m 5 从经济角度讲 连续的施工长度不小于300m 盾构机全景图 3 盾构的构造 盾构的优缺点 优点1 安全开挖和衬砌 掘进速度快 2 盾构的推进 出土 拼装衬砌等全过程可实现自动化作业 施工劳动强度低 3 不影响地面交通与设施 同时不影响地下管线等设施 1 4 穿越河道时不影响航运 施工中不受季节 风雨等气候条件影响 施工中没有噪音和扰动 5 在松
10、软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性 缺点1 断面尺寸多变的区段适应能力差 2 新型盾构购置费昂贵 对施工区段短的工程不太经济 3 工人的工作环境较差 03 新型不开槽式施工方法 1 气动矛 方法 挤土成孔 辅管适用条件 一定厚度的可压缩土层 可施工长度 与口径有关 小的口径管道的孔长通常不超过15m 较大口径管道的孔长一般在30 50m之间 新型不开槽式施工方法 2 夯管锤 方法 类似水平打桩 仅限于钢管 适用 任何土层 除有大量岩体或较大的石块 施工长度 一般在80m内 选择得适当 最长已达150m 新型不开槽式施工方法 3 定向钻 工作原理 与液压钻机相类似 施工时可不设工作坑 钻头有定向测控仪 可改变钻头的倾斜长度 适用土层 黏土 粉质黏土 黏质粪土 粉砂土 谢谢观赏
